【課件】遺傳信息的翻譯和中心法則課件2022-2023學年高一下學期生物人教版必修2

第4章基因的表達第2課時遺傳信息的翻譯和中心法則人教版高中生物必修21概述遺傳信息翻譯的過程(難點)。2概述中心法則的內(nèi)容和實質(zhì)(重點)。脫氧核苷酸序列核糖核苷酸序列氨基酸序列情境導入基因蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯><目標一遺傳信息的翻譯1.1翻譯的概念mRNA合成以后，通過核孔進入細胞質(zhì)中。游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)。概念將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。實質(zhì)mRNA上的堿基和氨基酸之間的對應關系是怎樣的？思考1.2堿基與氨基酸之間的對應關系1個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；2個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；3個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸，氨基酸AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4推測46416這種方式能滿足組成蛋白質(zhì)的21種氨基酸的需要。1.3密碼子mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基為1個密碼子。密碼子的概念第一個用實驗證明遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸的科學家---克里克實驗材料：T4噬菌體實驗思路：研究其中某個基因的堿基增加或減少對其編碼蛋白質(zhì)的影響。實驗過程：增加或刪除1個/2個/3個堿基，觀察是否能正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。實驗結(jié)果：

1961年克里克實驗1.4遺傳密碼的破譯①增加或刪除1個/2個堿基，無法正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)；②增加或刪除3個堿基，可以正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。實驗結(jié)論：遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸。遺傳密碼從一個固定的起點

開始，以非重疊的方式閱讀，密碼子之間沒有分隔符。5’-UACGCUCCGUACCC-3’科學家：尼倫伯格、馬太實驗過程：1961年蛋白質(zhì)的體外合成實驗除去DNA和mRNA的細胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸多聚苯丙氨酸的肽鏈與苯丙氨酸對應的密碼子是UUU（第一個被破譯的密碼子）。在多位科學家的不斷實驗下，終于破譯了全部64種密碼子，并編制出密碼子表。1.4遺傳密碼的破譯1.5密碼子表第一個堿基第二個堿基第三個堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG

第1個堿基第2個堿基 第3個堿基密碼子苯丙氨酸U

U

U

UUU

精氨酸

A

G

AAGA起始密碼子：AUG（甲硫氨酸）、GUG（甲硫氨酸）終止密碼子：UAA、UAG、UGA（前兩種不編碼任何氨基酸）密碼子與氨基酸關系：1.5密碼子表特殊密碼子說明①在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。②在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。①1種密碼子只能決定1種氨基酸（正常情況下）。②1種氨基酸可以由1種或幾種密碼子決定。1.從密碼子表中可以看出，一種氨基酸可能有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱作

密碼的簡并。當密碼子中有一個堿基改變時，可能并不會改變其對應的氨基酸；當某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸，可以保證遺傳信息的翻譯速度。你認為密碼的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？ACGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUUGACCGACGA錯誤mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸活動1信使物質(zhì)是RNA的實驗證據(jù)2.地球上幾乎所有的生物體都共用同一個密碼子表。說明所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。根據(jù)這一事實，你能想到什么？稱為密碼的通用性活動1信使物質(zhì)是RNA的實驗證據(jù)UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色組甲硫精半胱半胱脯谷絲如何精準運送過來的？tRNA1.6tRNA與反密碼子尋找證據(jù)：1955年詹美尼克等三位科學家分別很意外的在同一溶液中發(fā)現(xiàn)氨基酸先附著在一種小分子量的RNA上，然后這些氨基酸再被帶到一種微粒體進行蛋白質(zhì)合成，這種RNA后來被命名為tRNA。3'5'結(jié)合氨基酸的部位堿基配對mRNA5'3'ACU密碼子UGA反密碼子反密碼子每個tRNA的這3個堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對。RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形。形態(tài)：識別和轉(zhuǎn)運氨基酸功能：1.6tRNA與反密碼子1.遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較核心歸納項目存在位置含義生理作用遺傳信息DNA堿基的排列順序直接決定mRNA中堿基排列順序，間接決定氨基酸排列順序密碼子mRNAmRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基直接決定翻譯的起止和氨基酸排列順序反密碼子tRNAtRNA上與密碼子互補配對的三個堿基識別密碼子AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子位點1位點21.7翻譯的過程核糖體1.7翻譯的過程1E2甲AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子CAU5’3’核糖體移動方向mRNA進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補配對進入位點1。第一步1E2甲CAU5’3’組GUG5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子核糖體移動方向

攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方法進入位點2。

通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上。1.7翻譯的過程第二步第三步

核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，原占位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成。1E2甲CAU5’3’色CCA5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子組GUG5’3’精ACG5’3’半GCA5’3’半ACA5’3’脯AGG5’3’核糖體移動方向1.7翻譯的過程第四步1E2AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子ACA5’3’甲色組精半半脯AGG5’3’直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。肽鏈合成后，從核糖體上脫離，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。核糖體移動方向1.7翻譯的過程2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較核心歸納項目轉(zhuǎn)錄翻譯場所主要在細胞核核糖體模板DNA的一條鏈mRNA原料4種游離的核糖核苷酸21種氨基酸條件RNA聚合酶、能量酶、能量、tRNA產(chǎn)物RNA多肽堿基互補配對A—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C遺傳信息的傳遞DNA→RNAmRNA→蛋白質(zhì)聯(lián)系DNA→mRNA→蛋白質(zhì)該過程發(fā)生的堿基互補配對與DNA復制和轉(zhuǎn)錄相比完全一樣嗎？1．下圖是翻譯過程的示意圖，請據(jù)圖分析回答下列問題：(1)圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是哪種分子或結(jié)構(gòu)？不完全一樣復制A—T、T—A、G—C、C—G轉(zhuǎn)錄A—U、T—A、C—G、G—C翻譯A—U、U—A、C—G、G—C(2)判斷圖甲中核糖體沿著mRNA移動的方向，并根據(jù)教材中的密碼子表，寫出圖甲中翻譯出的氨基酸序列。甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸活動2翻譯的過程多肽鏈tRNA核糖體(3)圖乙中①、⑥分別是什么分子或結(jié)構(gòu)？核糖體移動的方向是怎樣的？mRNA核糖體相同。因為它們的模板是同一條mRNA。少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。(4)最終合成的多肽鏈②、③、④、⑤的氨基酸序列相同嗎？為什么？(5)圖乙所示的翻譯特點，其意義是什么？活動2翻譯的過程真核生物：先轉(zhuǎn)錄，后翻譯活動3比較真核細胞和原核細胞轉(zhuǎn)錄、翻譯原核生物：邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯1.8基因表達的相關計算A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A基因表達的過程中，DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關系？A—C—U—G—G—A—U—C—UUGA

CCU

AGA蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸轉(zhuǎn)錄翻譯ACU

GGA

UCUDNA136mRNA蛋白質(zhì)3.基因表達的計算(1)關系圖核心歸納(2)說明：因為基因中存在不編碼蛋白質(zhì)的片段，實際上基因(DNA)上所含有的堿基數(shù)要大于6n，而mRNA中也存在終止密碼子等片段，所以實際上mRNA中所含有的堿基數(shù)也要大于3n。因此一般題目中帶有“至少”字樣才能使用這個比例關系。核心歸納與RNA聚合酶結(jié)合位點外顯子內(nèi)含子12345編碼區(qū)下游非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)轉(zhuǎn)錄前體mRNA加工成熟mRNA翻譯肽鏈

真核細胞的基因結(jié)構(gòu)讓作為模板的mRNA中的“遺傳密碼”是連續(xù)的，這有利于提高翻譯的速度。1.如圖是甲硫氨酸和相鄰氨基酸形成肽鍵的示意圖，下列敘述正確的是A.圖中只含有tRNA和mRNAB.甲硫氨酸處于圖中a的位置C.tRNA中含有氫鍵D.該過程需要RNA聚合酶√解析圖中含有rRNA、tRNA和mRNA，A錯誤；甲硫氨酸為起始氨基酸，核糖體的移動方向為從左向右，因此左側(cè)的b為tRNA攜帶的甲硫氨酸，B錯誤；tRNA的局部也會通過堿基互補配對形成氫鍵，C正確；RNA聚合酶為催化轉(zhuǎn)錄的一種酶，該過程為翻譯，不需要RNA聚合酶，D錯誤。2.(2022·山東威海高一期中)如圖表示某真核生物細胞內(nèi)發(fā)生的一系列生理變化，Y表示具有某種功能的酶，據(jù)圖分析，下列有關敘述錯誤的是A.Y為RNA聚合酶B.該圖中最多含5種堿基、8種核苷酸C.過程Ⅰ在細胞核內(nèi)進行，過程Ⅱ在細胞質(zhì)內(nèi)進行D.b部位發(fā)生的堿基配對方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C√解析分析題圖可知，過程Ⅰ和過程Ⅱ分別表示真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，故Y為RNA聚合酶，A正確；圖中有DNA和RNA分子，因此最多含有5種堿基和8種核苷酸，B正確；過程Ⅰ為轉(zhuǎn)錄過程，主要在細胞核內(nèi)進行，此外在線粒體和葉綠體內(nèi)也可進行，過程Ⅱ為翻譯過程，在細胞質(zhì)中的核糖體上進行，C錯誤；b部位發(fā)生轉(zhuǎn)錄，因此b部位發(fā)生的堿基配對方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C，D正確。><目標一中心法則內(nèi)

容2.1中心法則復制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯?？死锟耍‵.Crick）2.2中心法則的完善HIV病毒煙草花葉病毒模式圖一些RNA病毒（煙草花葉病毒）的遺傳信息可以從RNA流向RNA，體內(nèi)存在RNA復制酶，實現(xiàn)RNA復制；一些RNA病毒（HIV病毒）的遺傳信息可以從RNA流向DNA，存在RNA逆轉(zhuǎn)錄酶，RNA逆轉(zhuǎn)錄合成DNA。資料RNARNARNA中心法則揭示了生物遺傳信息傳遞的規(guī)律，據(jù)圖回答下列問題：(1)②表示_________過程，需要__________酶；④表示__________過程，需要__________酶的參與。(2)正常情況下，在人體細胞內(nèi)能進行的過程是_________。(3)圖中遵循堿基互補配對原則的過程是________________。(4)任意一個人體細胞均能發(fā)生①②③過程嗎？轉(zhuǎn)錄RNA聚合逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄①②③①②③④⑤高度分化的細胞不再進行細胞分裂，因而不能發(fā)生①過程。活動4中心法則的內(nèi)容(5)請寫出新型冠狀病毒(一種RNA復制病毒)遺傳信息傳遞表達的過程及發(fā)生場所。要注意病毒遺傳信息的傳遞過程發(fā)生于宿主活細胞內(nèi)。新冠病毒生活史模式圖活動4中心法則的內(nèi)容2.2中心法則的完善（1）能分裂的細胞(分生區(qū))及DNA病毒(噬菌體等)遺傳信息的傳遞（2）高度分化的細胞（洋蔥表皮細胞、胰島B細胞）（3）哺乳動物成熟的紅細胞（高度分化）無DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯過程。請同學思考并寫出以下細胞或生物遺傳信息的傳遞方向。復制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體DNA、RNA是信息的載體；蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物；ATP為信息的流動提供能量。中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）2.2中心法則的完善復制逆轉(zhuǎn)錄復制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA中心法則各過程的適用范圍核心歸納1.請同學們從轉(zhuǎn)錄與翻譯兩個方面談談Bt蛋白基因?qū)朊藁毎笫侨绾沃笇t抗蟲蛋白合成的？

2.你認為棉花細胞合成的Bt抗蟲蛋白與在蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)合成的蛋白質(zhì)理論上講相同嗎？為什么？評價反饋3.如圖表示生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞和表達過程。下列相關敘述錯誤的是A.①②③④⑤⑥過程均遵循堿基互補配對原則B.艾滋病病毒侵染宿主細胞后會